含整体煤气化燃料电池-碳捕集电厂的风火储系统分布鲁棒调度方法

整体煤气化燃料电池(integrated gasification fuel cell,IGFC)是与碳捕集技术高度适配的清洁、高效、稳定的绿色煤电技术,有望克服传统碳捕集技术在低浓度CO_(2)环境下产生的高成本、高能耗问题。该文构建含IGFC碳捕集电厂的风火储发电系统。研究IGFC碳捕集电厂的运行机理,对IGFC内部各环节建立数学模型,提出工况匹配时燃烧利用率和阴极空气利用率需要满足的运行条件,并针对该型碳捕集电厂的电碳特性进行分析。为计及风电出力的不确定性,构建风火储系统的两阶段分布鲁棒经济调度模型,引入k阶适应性理论,提出基于正交支撑子集策略的求解方法来获得鲁棒对等式。最后,在改进IEEE-30节点系统中进行算例分析,结果表明,该型碳捕集电厂可利用阳极碳富集的优势,实现系统低碳经济调度的目标,并验证所提优化方法能为可行解提供可解释性。

基于U-net神经网络的油浸式变压器绕组流-热耦合快速计算

该文针对采用传统数值方法进行大型油浸变压器绕组温升仿真时间较长的问题,提出一种基于U-net神经网络训练的快速计算方法,可以迅速地预测变压器绕组温升及热点。首先,根据流热耦合原理筛选输入变量,并运用流热耦合方法计算不同工况下的输出结果,并将之制作成训练集和测试集。同时,详细讨论3个对网络训练影响最显著的超参数;其次,将归一化后的训练集输入U-net神经网络进行训练,并设置超参数最佳组合;最后,将预测集输入训练好的模型进行预测计算及反归一化操作,预测绕组热点与Fluent仿真结果相差仅0.44 K,单次仿真时间从200 s缩短为0.07 s。预测结果与实验温度平均误差最大为2.31 K,最小为0.98 K,预测方差为0.31左右。结果表明:该方法可用于快速获得油浸式变压器绕组的温度及热点,可满足变压器温度热点数字孪生的实时性仿真要求。

基于风热环境评估的平顶山城市通风廊道构建

城市通风廊道以提升城市的空气流动性、缓解城市热岛效应和改善人体舒适度为目的,为城市引入新鲜冷湿空气而构建的通道,目前已在世界各国城市中得到广泛应用。本研究利用平顶山市及周边地区气象站观测资料、卫星遥感数据、基础地理信息资料,并结合城市规划,采用数理统计、地表温度反演、地理信息系统技术,综合分析平顶山城市风环境、城市热岛及绿源的分布并评估地表通风潜力,在此基础上初步构建平顶山市城市通风廊道。结果表明:(1)受地形与季风气候共同作用,平顶山市主导风向以西北风、东北风和南风为主,且存在季节差异;(2)平顶山市的城市热岛空间上呈多中心分布,热岛强度由中心城区向周围递减;城市绿源主要分布在城市周边,可为主城区引入新鲜空气;(3)基于城市地表粗糙度、天空开阔度等因子综合评估城市通风潜力,初步构建平顶山市“六主十次”的城市通风廊道系统格局。

电机散热中毛细芯热管等效导热系数演变规律实验研究

为推动毛细芯热管在电机中的应用并提供理论参考和数据支撑,本文通过实验研究了加热功率、运行角度以及风速对毛细芯热管等效导热系数的影响。结果表明,热管正常运行过程中,加热功率对热管等效导热系数影响不大。不同运行角度下的热管等效导热系数也存在一定的差异,在10 W加热功率下,等效导热系数的差异最高可达25%。当风速增大时,热管的等效导热系数呈现出减小的趋势,这种现象对高加热功率下的热管运行尤为明显。

基于时序运行模拟的水火风光储互补系统电源优化配置

系统时序运行模拟是水火风光储互补系统电源规模优化配置的关键环节。对于水火风光储多能互补系统8760逐小时运行模拟,按照小时尺度构建的模型规模很大,直接求解困难。本文提出按时间尺度逐层分解、递进优化的高效求解算法,精确模拟系统全年逐小时调度运行过程。在此基础上,构建双层规划模型对由风电、光伏、水电、火电、抽水蓄能、梯级水电站混合式抽水蓄能和电化学储能等电源组成的并网多能互补系统的电源容量进行优化配置。将模型应用在青海省电网系统中,对风电、光伏、抽水蓄能电站和基于水电站的可逆机组容量进行优化,得到电源最佳配置方案。

考虑可再生能源配额的风水火多能源电力系统年度调度模型

通过分析配额制的实施对购电策略的影响,建立考虑可再生能源配额的风水火多能源电力系统的年度调度模型。为减小计算负担,将月度的负荷与风电用数个典型场景及其占比来表示。提出能够自动选择最佳聚类数的改进k-means算法,并应用于典型场景生成过程中。将同一天的负荷与风电的历史数据曲线拼接为一条功率曲线,并基于改进k-means算法进行聚类,得到考虑负荷与风电时序相关性的典型场景。仿真结果表明:(1)所提典型场景生成方法对年度电量刻画的精度平均提高了12.7%,由其所生成典型场景的平均符合率提高了20.25%,所提方法具有更好的年度电量刻画效果和更高的平均场景符合率;(2)当绿色证书的价格高于风电与火电价格差值时,实施配额制后能够提高风电的消纳量,这对绿色证书价格的确定具有重要参考价值。

计及最小惯量约束的风光火储联合系统优化调度

风、光、储多种新能源并网使系统常常处在低惯量运行场景下,给考虑频率稳定的系统优化调度带来极大挑战。为此提出了一种计及最小惯量约束的多源联合电力系统优化调度模型。首先,综合考虑两项频率指标,计算满足频率指标的系统最小惯量需求,将非线性的频率稳定约束转化为线性的最小惯量约束加入调度模型之中。其次,利用含模糊参数的机会约束表达源荷不确定性对于联合系统的影响,建立模糊参数下的系统优化调度模型。最后,通过IEEE 30节点系统验证了该模型的经济性与安全性。

基于变时段设计改进多目标差分进化算法的风/光/火/储日前优化调度

在高比例新能源馈入的新型电力系统中,新能源出力的不确定性导致火电难以满足调度计划的精度需求,风/光/火/储系统的经济调度求解算法面临严峻挑战。为此,提出一种基于变时段设计的多目标差分进化算法。首先按各时段负荷特征构建风/光/火/储系统的变时段日前调度规则。进而以系统运行经济成本与污染排放量为目标,基于多目标差分进化算法求解变时段系统日前调度模型的Pareto解集。最后,用IEEE 39节点系统进行测试。结果表明在风、光、储与火电的约束条件均符合校验的情形下,相较于其他算法,该方法使计算结果更加优化,火电机组出力跟踪调度计划效果显著提高,验证了所提方法的有效性。

风光热储互补发电系统容量配置技术研究

针对无常规电源支撑的风光热储互补发电系统,协调规划装机容量对提高发电系统运行经济性和利用率具有重要意义。提出了一种双层优化配置方法,上层以最小度电成本及弃电率为目标,确定系统装机容量;下层以新能源发电消纳最大为目标,解决功率分配问题。通过反复迭代寻优,得到系统容量配置;然后;通过纳什谈判对优化结果进行选择;最后,对甘肃河西地区数据进行仿真分析。结果表明:风光热储互补发电系统最优容量配置下的度电成本为0.3064元/(k W·h);风电场加光伏电站装机容量与光热电站装机容量的最优比为6:1,对比相同装机容量的风光互补发电系统,风光热储互补发电系统具有更高的稳定性。

基于火电灵活性改造的可再生能源消纳系统成本优化

随着风电等可再生能源的大规模发展,带来了消纳难等新挑战,通过火电灵活性改造可以增强电力系统灵活调节能力、提升可再生能源消纳空间,同时需要考虑火电灵活性改造的经济性和对可再生能源消纳的影响。因此,综合考虑火电机组常规运行成本及灵活性改造后增加的各项成本,结合碳排放成本和弃风成本,建立以总成本最小为目标的火电灵活性改造前后优化调度模型,采用对比差值法计算基于火电灵活性改造的可再生能源消纳系统成本。通过算例,将所建模型应用于对比改造前后、不同碳排放强度、是否考虑弃风等不同方案下的机组运行状况及消纳系统成本大小,并拟合得到可再生能源渗透率和消纳系统成本的关系曲线,验证了模型的有效性。

基于电磁-流热双向耦合的变压器绕组温升计算及结构参数优化

变压器温升是影响其运行状态和使用寿命的关键因素。为了更准确地得到油浸式变压器绕组区域的温度场分布,采用有限元法对绕组的电磁-流热耦合过程进行了数值研究。根据电磁场及流体-温度场分布的特点,建立了变压器及绕组区域的计算模型。基于异构网格节点数据映射方法,将电磁场分析得到的绕组非平均损耗作为热源边界条件加载到流体-温度场计算网格中,并根据每次迭代时的温度对该热源进行修正,实现电磁-流热的双向耦合。在此基础上,建立热点温度与绕组结构参数之间的响应面,开展了对绕组热点温度及导体材料用量最小化的多目标优化研究。采用非支配排序遗传算法(non-dominated sorting genetic algorithm,NSGA-Ⅱ)获得了Pareto最优解,并对Pareto前沿面上的4种优化方案进行了分析。结果表明,优化后的绕组热点温度及导体用量明显降低。该文研究为变压器结构的优化设计提供了一种可行方法。

考虑风-光不确定性的风-光-蓄-火联合调度研究

在当前风电和光伏大规模并网的背景下,要确保能源供应的稳定性和高效性,关键任务是确定合适的可再生能源渗透率,并精确配比可再生能源与储能系统的容量。因此,在考虑风、光不确定性的基础上,构建风-光-蓄-火优化调度模型,使用拉丁超立方抽样法模拟模型中风电和光伏出力场景,再基于Kantorovich距离的同步回代消除算法对生成的风、光出力场景进行缩减,并通过改进的粒子群算法对模型进行求解。以白莲河抽水蓄能电站为例,结合当地的实测风速、光照数据,探究有无抽蓄参与以及不同能源容量配比下的调度结果,得到以下结论:①抽蓄电站的加入使得联合系统收益增加了428.06万元,风、光出力的波动性降低了12.24%,可再生能源的弃电率下降了5.62%,污染物排放也得到了减少。②抽蓄与可再生能源装机容量比例在1∶8.33范围内配置较为合理,在1∶5.21时可再生能源弃电率达到最低。③当可再生能源渗透率为71.09%,抽蓄与可再生能源装机容量比例为1∶6.25时,风-光-蓄-火联合运行边际效益最大。

考虑新能源爬坡的风光火耦合系统源荷匹配性分析及容量优化配置

风力发电、光伏发电与火力发电经同一点并网形成耦合系统,是我国北方地区发电侧灵活性调节电源与新能源间高效、低碳协同的一种形式.考虑区域新能源爬坡特性,结合源荷匹配分析,发掘和利用其规律,研究风光火耦合系统的容量优化配置方法,为耦合系统规划提供参考.首先,简述耦合系统运行模式和不确定性处理方法;其次,考虑耦合系统风光互补、爬坡事件和关键负荷特性,选取并提出相关指标用于源荷匹配评价;再次,考虑源荷特性、匹配、成本和收益等约束,建立耦合系统容量优化配置模型;最后,基于辽宁地区实际数据进行算例仿真,得到该地区耦合系统风、光的最优安装容量,并分析上述源荷相关因素与容量优化配置结果之间的相互影响,为新能源最优容量配置提供了参考与建议.

红外热像技术辅助下探讨中药薰药治疗风寒湿痹型膝骨关节炎的临床研究

目的:观察中药熏药治疗风寒湿痹型膝骨关节炎(Knee Osteoarthritis,KOA)患者的临床疗效,并采用医用红外热成像仪进行疗效系统评价。方法:根据随机数字表法将60例风寒湿痹型KOA患者分为治疗组与对照组,对照组予口服艾瑞昔布片,治疗组在对照组治疗的基础上配合柳州市中医医院中药验方进行膝部中药熏药治疗。治疗8周后,比较两组治疗前后膝周疼痛视觉模拟评分法(Visual Analogue Scale,VAS)评分、西安大略和麦克马斯特大学骨关节炎指数量表(Western Ontario and McMaster Universities Osteoarthritis Index,WOMAC)评分、超敏C反应蛋白、红细胞沉降率、经络穴位皮温等的变化情况。结果:治疗组与对照组VAS评分和WOMAC评分及炎症因子水平较治疗前均显著降低(P<0.01),治疗组VAS评分和WOMAC评分及炎症因子水平均低于对照组(P<0.01);两组治疗后主要穴位均温显著高于治疗前(P<0.01),且治疗组较对照组的均温改善显著(P<0.01);治疗组愈显率显著高于对照组,两组患者的愈显率进行比较,P<0.05。结论:中药验方熏药治疗方案能改善风寒湿痹型KOA患者的证候和有效缓解疼痛,显著降低KOA评分和提高相应经络穴位的红外皮温,并通过红外热像技术得到证实,可为临床适宜技术推广与应用提供可靠的临床数据和值得借鉴的研究思路。

双控制模式MEMS风速风向传感器设计、仿真及制备

针对恒温差模式下的MEMS风速风向传感器量程较小等问题,首次提出了一种恒温差和温度平衡双控制模式的MEMS风速风向传感器芯片。通过改变加热、测温电阻在传感器芯片的位置以及加热电阻的工作状态,用于实现传感器在低风速和高风速下处于不同的工作模式,从而使得传感器在不同风速下均有较为准确的输出结果。分别通过理论分析、有限元仿真证明了该传感器的量程可达0~75 m/s,采用温度平衡控制模式替代恒温差模式有效解决了恒温差控制模式高风速下传感器输出饱和的问题。此外,设计了该传感器的流片工艺,并利用MEMS工艺对其进行了制备。

考虑碳交易的火风光蓄联合系统随机经济调度

双碳背景下,碳排放交易机制与多种能源互补发电机制是中国实现碳减排目标和可持续发展的重要机制,提出了一种计及碳交易的多能源系统优化模型,在缓解火电机组调峰压力的同时,减少二氧化碳的排放。首先,根据碳排放量构建碳交易成本模型,同时考虑煤耗成本、投油和损耗成本以及环境成本,形成最优目标函数,并将其分段线性化。其次,构建火风光蓄联合优化调度模型。第一阶段,以净负荷波动最小为目标,利用蛾群搜索算法计算出各梯级水电站的发电量,优化日负荷出力曲线;第二阶段,以综合成本最小为目标,并借助场景法描述风电随机性,构建考虑碳交易机制的火风光蓄联合优化调度模型。最后,在修改的IEEE7机57节点系统中验证所提模型的有效性。

变压器绕组热缺陷温度演化规律及其辨识方法

近年来变压器因绕组发生热故障烧毁时有发生,严重威胁电网安全。为保障变压器的安全稳定运行,开展了变压器绕组热缺陷温度演化规律及其辨识方法研究。首先,基于有限元法研究构建变压器绕组电磁-温度-流体多物理场耦合仿真模型,并通过温升试验验证仿真模型的有效性;然后,仿真分析绕组不同过热位置、热缺陷严重程度和运行工况对绕组局部区域温度的影响规律;最后,应用绕组轴向油道多点温度突变分析研究提出绕组热缺陷位置和严重程度辨识方法。研究结果表明:基于该文多场耦合仿真模型计算的温度值与温升试验实测值的误差小于6%;绕组不同区域发生热缺陷时,过热区域热量会沿油流导向路径快速传递,绕组油道内多点温升值会随其下方区域过热温度的增大呈现线性规律增长;该文提出的热缺陷辨识方法对热缺陷位置辨识的准确度为100%,对热缺陷温度估计的相对均方根误差为6.1%。采用该研究成果能及早发现变压器运行过程中绕组上的热缺陷,避免由缺陷向更严重的故障发展,保障变压器的安全运行。

风火打捆送出系统稳定特性研究和运行策略优化

为解决粤西海上风电集群与火电打捆送出的同步稳定问题,首先研究了风火打捆送出系统的同步稳定特性和影响因素,然后提出了提高风火打捆送出系统风电渗透率和同步稳定特性好的风电机组优先发电的运行方式优化策略。最后构建了风电场集群整体硬件在环接入的实时仿真系统进行验证,仿真结果表明所提出的同步稳定性提升策略可以提高风火打捆送出系统稳定极限,有力提升了风电并网消纳率和电网安全稳定水平。

典型风电场地形大气稳定度对风机出力的影响

[目的]分析了大气稳定度对风机出力的影响,为提高计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)风能资源模拟精度提供技术参考。[方法]选取立于平坦和复杂山地两类典型地形上的两座测风塔不同高度的风速、气温、气压等观测数据,使用莫宁-奥布霍夫长度法分别计算两座测风塔所在区域的大气稳定度,参照Irwin大气稳定分类标准对稳定度计算结果分类,再根据分类结果进行两座测风塔轮毂高度处出力分析。[结果]结果表明:在近地面层,复杂山地大气热效应造成的表层垂直混合作用更为明显,造成的大气不稳定性较为强烈,但垂直混合作用不充分;复杂山地大气稳定度对风机出力的影响大于平坦地形,其不确定性更强。[结论]在进行CFD风电场流体建模时需要考虑大气稳定度的影响,特别是超低风速复杂山地场址条件下,大气稳定度的评估对风机选型及发电量仿真精度尤为重要。

基于MSSA的PSS与UPFC-POD参数和UPFC位置协调优化

针对风火打捆(wind-thermal-bundled,WTB)系统在受到干扰时可能由于阻尼不足而出现的低频振荡现象以及较高的网损会导致运行成本的增加和阻碍“双碳”目标实现的问题,提出了一种电力系统稳定器(power system stabilizer,PSS)与统一潮流控制器(unified power flow controller,UPFC)附加功率振荡阻尼控制器(power oscillation damping,POD)参数和UPFC安装位置协调优化策略方法。首先,基于Matlab构建了风火打捆外送系统和控制器模型。然后,利用多目标樽海鞘优化算法(multi-objective salp swarm algorithm,MSSA),将协调优化问题转化为多目标优化问题。目标函数设计中考虑了UPFC装置的调节特性。最后,采用IEEE 4机2区系统和16机5区系统进行多种工况下的仿真。仿真结果显示,协调优化后的控制器可以提高系统阻尼,维持发电机转速的稳定,抑制低频振荡引起的系统有功、电压等的波动,同时降低了系统的有功网损,提高了系统稳定性和运行经济性。MSSA在工程问题上的应用得到了补充。